Способ магнитно-тепловой обработки тел вращения

 

Изобретение относится к электрофизическим методам обработки и предназначено для использования в производстве деталей авиационной, химической, атомной и т. п. промышленности. Целью изобретения является повышение производительности и точности формообразования. Удаляемый слой нагревают посредством пропускания через него тока до температуры 95-98% от температуры плавления обрабатываемого материала, а для удаления нагретого слоя на него воздействуют импульсным магнитным полем, которое образуют пропусканием импульсов тока через электроды и смежные с ними участки нагретого слоя приводимой во врашение детали, причем период следования импульсов тока соответствует времени поворота детали на угол, равный отношению высоты участка электродов, взаимодействующего с нагретым слоем, к диаметру детали. 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (5g q В 23 Н 7/38

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPGHOIVIY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4179960/31-08 (22) 14.01.87 (46) 07,07.88. Бюл. № 25 (71) Тюменский индустриальный институт им. Ленинского комсомола (72) Е. К. Липа тов (53) 621.9.048 (088. 8) (56) Меркулов А. П. Без резца и штампа.

М.: Машиностроение, 1970, с. 87 — 91. (54) СПОСОБ МАГНИТНО-ТЕПЛОВОЙ

ОБРАБОТКИ ТЕЛ ВРАЩЕНИЯ (57) Изобретение относится к электрофизическим методам обработки и предназначено для использования в производстве деталей авиационной, химической, атомной и т. п. промышленности. Целью изобретения яв„„SU„„1407716 A1 ляется повышение производительности и точности формообразования. Удаляемый слой нагревают посредством пропускания через него тока до температуры 95 — 98% от температуры плавления обрабатываемого материала, а для удаления нагретого слоя на него воздействуют импульсным магнитным полем, которое образуют пропусканием импульсов тока через электроды и смежные с ними участки нагретого слоя приводимой во вращение детали, причем период следования импульсов тока соответствует времени поворота детали на угол, равный отношению высоты участка электродов, взаимодействующего с нагретым слоем, к диаметру детали.

4 ил.

Электроды 17 — 20 по средствам шин 15 и 16 соединены с источником 21 тока. В полостях электродов 17 — 20 расположены сердечники 25 и расплав 23. В полостях имеются зоны 34 разреженного газа, соединенные через трубопроводы 29 и электромагнитный клапан 28 с ресивером 26, в котором установлен вакуумметр 30. Витки катушек 24 и индукторов 31 соединены с источником 32 переменного тока. Для устранения вытекания расплава 23 из зоны контакта с поверх50

14077

Изобретение относится к электрофизическим методам обработки деталей и может быть использовано в производстве деталей авиационной, химической, атомной и инстру ментальной промышленности.

Цель изобретения — повышение производительности и точности обработки деталей, Обработку производят с нагревом удаляемого слоя металла до температуры, составляющей 95- — 98Я температуры плавления обрабатываемого материала посредством пропускания электрического тока через удаляемый слой детали. Снятие нагретого слоя осуществляют локальным отслаиванием от основной массы детали воздействием импульсного магнитного поля, образованного импульсами тока, протекающего через электроды и смежные с ними участки нагретого слоя детали. Период следования импульсов тока соответствует времени поворота обрабатываемой детали на угол, равный отношению высоты электродов к наружному диаметру обрабатываемой поверхности.

На фиг. 1 показано устройство для осуществления предлагаемого способа магнитно-тепловой обработки, общий вид; на фиг. 2 — нагревательное устройство, разрез; на фиг. 3 — разрез А-А на фиг. 2; на фиг. 4 — 25 схема действия сил при взаимодействии тоi,êîB, протекающих через индуктор и нагретый слой детали, аксонометрия. стройство для осуществления способа магнитно-тепловой обработки тел вращения представляет собой установку, состоящую из станины 1, на которой установлены передняя 2 и инструментальная 3 бабки, нагревательное устройство 4, устройство 5 для

:удаления металла. В передней бабке 2 на опорных подшипниках установлен шпиндель 6, на котором смонтировано приспособление 7 для базирования обрабатываемой детали 8. Инструментальная бабка 3 содер, жит корпус 9, поперпечные салазки 10, винт

:11 и мотор-редуктор 12.

Нагревательное устройство 4 (фиг. 2) 40 содержит корпус 13, изоляционную плиту 14, шины 15 и 16, электроды 17 — 20, источник 21 тока, диэлектрические пластины 22, металлический расплав 23, катушки 24, сердечники

25, ресивер 26, вакуумный насос 27, электромагнитный клапан 28, трубопровод 29, 45 вакуумметр 30, индукторы 31, источник 32 тока и амперметр 33.

16

2 ностью обрабатываемой детали 8 по периметру расплава установлены индукторы 31.

Устройство для удаления нагретых слоев металла состоит из электродов 35 и 36, пружины 37, шины 38, источника 39 тока. Электроды 35 и 36 подсоединены к источнику 39 импульсного тока. В зонах контакта электродов 35 и 36 с деталью нанесено износостойкое покрытие 40. Электроды 35 и 36 с помощью специального держателя установлены на поперечных салазках бабки 3.

Предлагаемый способ магнитно-тепловой обработки осуществляют следующим образом.

Деталь 8 устанавливают в приспособление 7. Корпус 13 закрепляют на станине l.

Электроды 17 — 20 по отношению к наружной поверхности детали устанавливают с зазором а (фиг. 3), а электроды 35 и 36 подводят к детали 8 до зазора S (фиг. 2). Деталь 8 приводит во вращение с угловой скоростью ь, По виткам катушек 24 подают электрический ток, силу которого измеряют амперметром 33, Ток, проходя по ьиткам катушек 24, образует магнитное поле, которое с помощью сердечников 25 наводит в металлическом расплаве 23 круговые токи, направленные противоположно току, протекающему в катушках

24, и образующие в расплаве магнитное поле.

При взаимодействии указанных магнитных полей возникает электромагнитная сила F . (фиг. 3), которая перемещает расплав к нагреваемому слою t детали 8. Расплав 23 удерживается в требуемом положении за счет равнодействующих сил, возникающих от взаимодействия магнитных полей катушек и расплава и перепада давления между окружающей средой и зонами 34 с разреженным газом. В этом случае на расплав 23 действуют силы гравитации 6, электромагнитные F и перепада давления Р„.

Уравнения равновесия имеют следующий вид: для верхних электродов

G+F . -P„=O, для нижних электродов

F .. — G — P„=O

Силу от перепада давления Р„ определяют уравнением

Р:Рр(Р P ) где Рл — — давление окружающей среды, равное атмосферному;

Pr — давление в зонах 34;

Р— наибольшая площадь поперечного сечения расплава.

Для поддержания расплава в состоянии равновесия необходимо контролировать давление в ресивере 26 вакуумметром 30 и силу тока, протекающего в витках катушек 24 амперметром ЗЗ.

После контактирования расплава 23 с обрабатываемой поверхности включают источник 21 тока. Ток подводится к нагреваемому слою t. При этом слой i нагревают до температуры 95 — 98Я от температуры плав14077

3 ления, после чего через электроды 35 и 36 и смежный с ними участок слоя t пропускают импульсный ток от источника 39. При протекании импульсов тока через электроды 35 и 36 и смежные с ними участки нагретого слоя детали 8 толщиной t образуются импульсные магнитные поля: вокруг электродов 35 и 36 — Hi и смежного с ними участка нагретого слоя t — Н (фиг. 4).

При взаимодействии этих магнитных полей возникают силы, открывающие участки нагретого слоя t, смежные с электродами 35 и 36.

Величина этой силы определяется уравнением

10 ра 1 2 о

15 где р,, — магнитная проницаемость обрабатываемого воздушного зазора S;

1 и l — сила импульсного тока, протекающего через смежный с элект- 2р родами 35 и 36 участок нагретого слоя t и электроды соответственно;

D — диаметр обрабатываемой детали; п — расстояние от середин электро25 да 36 и нагретого слоя /.

При воздействии силы F на смежный участок нагретого слоя t в нем возникают растягивающие напряжения oð, стремящиеся оторвать этот участок от детали 8.

Величину этих напряжений можно определить уравнением д яу т D у д 2

2л h D Н 2л.h.Í где Н вЂ” высота электрода 36.

Если напряжение о. превышают напря- 35 жения от силы сцепления нагретого слоя с основной частью детали 8, то в зоне образования напряжений о происходит отрыв участка нагретого слоя металла от детали 8.

l6

После отрыва одного участка нагретого слоя детали осуществляют отрыв последующего участка детали, смежного с электродами 35 и 36. Для этого деталь 8 поворачивается на угол О, величина которого определяется уравнением

2 ° Н

8=

Время или пауза между импульсами тока определяется выражением

О 2Н

-Ьд. — — =—

C0 D ° где ь — угловая скорость вращения детали 8;

Π— угол поворота детали, рад.

Такое согласование импульсов тока и угловой скорости вращения детали 8 необходимо для полного отслаивания нагретого слоя t.

3а один оборот детали 8 происходит отслаивание нагретого слоя.

Формула изобретения

Способ магнитно-тепловой обработки тел вращения, включающий нагрев подлежащего снятию припуска и удаление нагретого слоя воздействием магнитного поля, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности и точности формообразования, удаляемый слой нагревают до температуры 95 — 98% от температуры плавления обрабатываемого материала путем пропускания через него электрического тока, а магнитное поле создают путем пропускания импульсов тока через электроды и смежные с ними участки нагретого слоя детали, приводимой во вращение, причем период следования импульсов тока соответствует времени поворота обрабатываемой детали на угол, равный отношению высоты смежных с нагретым слоем участков эчектродов к диаметру детали.

1407716

А-А

zo

/5

Фиг. 2

@иг. д

Составитель И. Комарова

Редактор А. Козориз Техред И. Верее Корректор С. Черни

Заказ 3253/16 Тираж 921 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий !

13035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4